Isı Transferi Hesaplayıcı

İletim (Konduksiyon), Taşınım (Konveksiyon) veya Işınım (Radyasyon) yoluyla ısı geçişi hesaplamalarını kolayca yapın.

Yapmak İstediğiniz Hesaplama Türünü Seçin

İletim (Konduksiyon) ile Isı Transferi

Isı İletim Katsayısı (k):

Alan (A):

Sıcaklık Farkı (ΔT):

Malzeme Kalınlığı (L):

İletim (konduksiyon), ısının bir malzeme içinde veya bir malzemenin iki farklı sıcaklıktaki bölgeleri arasında moleküler titreşimler yoluyla transferidir. Fourier Yasası ile hesaplanır.

$ Q = -k A \frac{dT}{dx} $

Basitleştirilmiş hali ($ \Delta T $ ve $ L $ kullanılarak):

$ Q = k A \frac{\Delta T}{L} $

$ \mathbf{Q} $: Isı transfer hızı (Watt)
$ \mathbf{k} $: Isı iletim katsayısı (malzemenin ısıyı ne kadar iyi ilettiği)
$ \mathbf{A} $: Isının transfer olduğu yüzey alanı
$ \mathbf{\Delta T} $: Sıcaklık farkı ($ T_{yüksek} - T_{düşük} $)
$ \mathbf{L} $: Isının transfer olduğu malzemenin kalınlığı

Taşınım (Konveksiyon) ile Isı Transferi

Konveksiyon Isı Transferi Katsayısı (h):

Alan (A):

Yüzey Sıcaklığı (T_s):

Akışkan Sıcaklığı (T_∞):

Taşınım (konveksiyon), ısının bir katı yüzey ile hareketli bir akışkan (sıvı veya gaz) arasında transferidir. Newton'un Soğuma Yasası ile hesaplanır.

$ Q = h A (T_s - T_{\infty}) $

$ \mathbf{Q} $: Isı transfer hızı (Watt)
$ \mathbf{h} $: Konveksiyon ısı transferi katsayısı (akışkan ve yüzey geometrisine bağlı)
$ \mathbf{A} $: Isının transfer olduğu yüzey alanı
$ \mathbf{T_s} $: Yüzey sıcaklığı
$ \mathbf{T_{\infty}} $: Akışkanın (çevre) sıcaklığı

Işınım (Radyasyon) ile Isı Transferi

Yayma Gücü (ε - Emisivite):

Alan (A):

Yüzey Sıcaklığı (T_s):

Ortam Sıcaklığı (T_çevre):

Işınım (radyasyon), ısının elektromanyetik dalgalar aracılığıyla transferidir ve temas gerektirmez. Stefan-Boltzmann Yasası ile hesaplanır.

$ Q = \epsilon \sigma A (T_s^4 - T_{çevre}^4) $

$ \mathbf{Q} $: Isı transfer hızı (Watt)
$ \mathbf{\epsilon} $: Yayma gücü (Emisivite - 0 ile 1 arası, siyah cisim için 1)
$ \mathbf{\sigma} $: Stefan-Boltzmann sabiti ($ 5.67 \times 10^{-8} \text{ W/(m²·K}^4) $)
$ \mathbf{A} $: Isının transfer olduğu yüzey alanı
$ \mathbf{T_s} $: Yüzeyin mutlak sıcaklığı (Kelvin)
$ \mathbf{T_{çevre}} $: Ortamın mutlak sıcaklığı (Kelvin)

Isı Transferi Nedir?

**Isı transferi**, enerjinin sıcak bir sistemden daha soğuk bir sisteme akışını ifade eder. Bu süreç, termodinamiğin ikinci yasasına göre kendiliğinden gerçekleşir ve sıcaklık farkları olduğu sürece devam eder. Mühendislikte, binaların ısıtılması ve soğutulmasından, elektronik cihazların termal yönetimine kadar birçok alanda hayati öneme sahiptir.

Üç temel ısı transferi mekanizması vardır:

1. İletim (Konduksiyon)

Isının doğrudan temas halindeki maddeler arasında moleküler titreşimler ve serbest elektronlar aracılığıyla transferidir. Katılarda en yaygın olanıdır. Malzemenin ısı iletkenliği ($ k $) bu mekanizmada kritik rol oynar.

$ Q_{iletil} = k A \frac{\Delta T}{L} $

2. Taşınım (Konveksiyon)

Isının bir yüzey ile hareketli bir akışkan (sıvı veya gaz) arasında transferidir. Akışkanın hareketi ısıyı taşır. Doğal (yoğunluk farklarıyla) ve zorlamalı (pompa/fan ile) konveksiyon olmak üzere iki türü vardır. Konveksiyon ısı transfer katsayısı ($ h $) bu mekanizmada önemlidir.

$ Q_{taşınım} = h A (T_s - T_{\infty}) $

3. Işınım (Radyasyon)

Isının elektromanyetik dalgalar (genellikle kızılötesi radyasyon) aracılığıyla transferidir. Maddesel bir ortama ihtiyaç duymaz ve boşlukta bile gerçekleşebilir (örn: Güneş'ten Dünya'ya ısı transferi). Stefan-Boltzmann Yasası ile hesaplanır.

$ Q_{ışınım} = \epsilon \sigma A (T_s^4 - T_{çevre}^4) $

Ortak Birim Dönüşümleri ve Sabitler

**Isı Transfer Hızı (Q):** Genellikle Watt (W) veya Btu/saat (Btu/hr)
**Sıcaklık:** Kelvin (K), Santigrat (°C), Fahrenhayt (°F). Mutlak sıcaklıklar (Kelvin) her zaman kullanılmalıdır.
**Alan (A):** Metrekare (m²) veya fit kare (ft²)
**Stefan-Boltzmann Sabiti ($ \sigma $):** $ 5.67 \times 10^{-8} \text{ W/(m²·K}^4) $

Uygulama Alanları:

Bina Tasarımı: Binaların enerji verimliliği, ısıtma ve soğutma yüklerinin hesaplanması.
Otomotiv Endüstrisi: Motor soğutma sistemleri, egzoz ısı yönetimi.
Elektronik Soğutma: Bilgisayar işlemcileri ve diğer elektronik bileşenlerin aşırı ısınmasını önleme.
Gıda İşleme: Gıdaların pişirilmesi, soğutulması ve dondurulması süreçleri.
Enerji Santralleri: Buhar kazanları, kondenserler ve ısı eşanjörlerinin tasarımı.

Bu hesaplayıcı, ısı transferinin temel prensiplerini uygulamak için tasarlanmıştır. Gerçek dünya uygulamalarında, malzemelerin homojenliği, yüzey pürüzlülüğü, akışkan dinamikleri ve diğer karmaşık faktörler sonuçları etkileyebilir. Özellikle konveksiyon ve radyasyon katsayıları, koşullara göre büyük ölçüde değişebilir. Hassas mühendislik uygulamaları için daha detaylı analizler, deneysel veriler ve ileri düzey simülasyonlar gerekebilir.